Способы снижения вреда от автомобильного транспорта предложите

Снижение воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду

Приоритетными направлениями снижения загрязнения окру­жающей среды автомобильным транспортом являются:

— применение новых видов автотранспорта, минимально за­грязняющих окружающую среду (например, электромобили);

— рациональная организация и управление транспортными потоками;

— использование более качественных или экологически чис­тых видов топлива (например, газ);

— применение совершенных систем – катализаторов топлива и систем шумоглушения – глушителей шума.

Все мероприятия по снижению выбросов автотранспортом подразделяют на технологические, санитарно-технические, планировочные, административные.

Можно выделить два основных направления повышения экологичности автомобильного транспорта. Первое связано с техни­ческим совершенствованием ДВС и организацией рационального дорожного движения, а второе — с разработкой гибридных транс­портных средств, электромобилей и автомобилей, оснащенных инерционными накопителями.

Техническое совершенствование ДВС автомобилей идет по следующим направлениям: экономия топлива, введение присадок в топливо, использование комбинированных и новых видов топ­лива, очистка отработавших газов.

Основа эко­логической безопасности автотранспорта – в экологически безо­пасном топливе, высоком КПД его использования на всех режи­мах работы двигателя, качестве дорожного покрытия, опыте во­дителя и оптимальном регулировании дорожного движения.

К другому важному аспекту (с эколого-экономической точки зрения) рассматриваемой проблемы относится переработка отхо­дов автотранспортных средств, так как, нанося ущерб окружаю­щей среде, они одновременно являются ценным вторичным про­дуктом.

Техническое совершенствование автомобилей с ДВС включает следующее.

Экономия топлива. В мире ежегодно добывают примерно 3 млрд.т нефти. Из них более 2 млрд.т уходит на топливо для бен­зинового и дизельного транспорта. Средний КПД двигателя ав­томобиля всего 23 % (для бензиновых двигателей – 20 %, для ди­зельных — 35 %). Следовательно, 77 % из 2 млрд.т нефти сжигается впустую, идет на нагрев и загрязнение атмосферы.

Введение присадок в топливо. Большое внимание уделяется попыткам разработать присадки к обычному топливу, которые могли бы снизить токсичность отработавших газов автомобилей. Большинство применяемых ныне сортов бензина содержат в качестве антидетонационной присадки тетраэтилсвинец (0,41-0,82 г/л), позволяющий повысить степень сжатия рабочей смеси в цилиндрах двигателя и тем самым его топливную экономичность. Однако наличие такой присадки приводит к тому, что свыше 60 % загрязнений свинцом почвы и растений приходится на долю ав­тотранспорта.

В Финляндии разработана специальная добавка к бензину «Футура», которая не содержит соединения свинца. На ее основе производится бензин с октановым числом 95, обладающий сле­дующими достоинствами. Для дизельных ДВС наиболее эффективны присадки на осно­ве металлокомплексных соединений, особенно содержащие ба­рий.

Использование комбинированных и новых видов топлив. В ка­честве комбинированных топлив наиболее употребительны смеси на основе бензина и спиртов (метанола, этанола). При содержа­нии в топливе до 10 % спирта не требуется изменять конструкции ДВС. Введение спирта способствует повышению октанового числа с 88 до 94 при одновременном снижении содержания в отработав­ших газах оксидов азота и углеводородов.

Наибольший интерес вызывает использование в качестве топ­лив метилового (метанола) и этилового (этанола) спиртов. Плот­ность метанола несколько больше плотности бензина, но его энергоемкость в 2 раза меньше. Следовательно, для сохранения дальности пробега по топливу бак для метанола должен быть в 2 раза больше по объему. Важное качество метанола состоит в том, что в отработавших газах в 2-3 раза меньше токсичных компо­нентов, чем при использовании бензина. Этанол имеет энергоем­кость на 25-30 % выше, чем метанол, и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Эко­логические характеристики этанола близки к метанолу.

В настоящее время в качестве основного газового топлива ис­пользуют смесь нефтяных газов — пропана и бутана. Октановое число пропан-бутана превышает 100, что позволяет применять высокие степени сжатия. Работающий на пропан-бутане ДВС на холостом ходу имеет в отработавших газах в 4 раза меньше окиси углерода, чем у бензинового двигателя, а на рабочем режиме – в 10 раз меньше.

Исследования показывают, что в качестве перспективных топ­лив могут быть использованы также аммиак и водород, причем во­дород особенно перспективен с экологической точки зрения, так как при его сгорании образуются преимущественно пары воды.

Очистка отработавших газов. Для снижения токсичности от­работавших газов применяют нейтрализаторы, которые подразде­ляют на термические и каталитические. Наиболее эффективными являются каталитические. Внедрение каталитической очистки отработавших газов связано с подбором катализаторов, обладаю­щих высокой активностью, и с созданием конструкций, имеющих небольшое аэродинамическое сопротивление. В настоящее время для очистки отработавших газов от бензиновых двигателей чаще всего применяют платино-палладиевые и платино-родиевые ка­тализаторы. В последнее время внедряются и более сложные со­ставы, содержащие платину, родий, палладий и цирконий на гра­нулированном оксиде алюминия. Следует отметить, что если для бензиновых двигателей проблема очистки отработавших газов решена вполне удовлетворительно, то для дизельных двигателей она до сих пор актуальна. Это объясняется иным компонентным составом отработавших газов дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми. Поэтому выхлопные газы дизель­ных ДВС очищают от сажи с помощью механических и электри­ческих (питаемых от бортовой сети автомобиля) сажеуловителей. Их испытания показали, что в атмосферу попадает не более 25 % первоначального объема сажи.

Организационные мероприятия. Современный город представ­ляет собой сложный механизм, жизнедеятельность которого обеспечивается взаимодействием множества функциональных систем. Работа автомобильного транспорта как составляющей транспортной системы тесно связана с большим числом жизнен­но важных для города процессов. Задача оптимизации работы ав­тотранспорта в экологическом аспекте представляет собой одну из составляющих регулирующей деятельности человека, направ­ленной на оздоровление городской среды. В городских условиях автомобильный транспорт используется чрезвычайно неэффективно из-за низкого коэффициента его за­грузки.

Разумно построенное транспортное средство должно перево­зить груз больше собственной массы, именно в этом заключается его эффективность. На практике же этому требованию соответст­вуют лишь велосипед и легкие мотоциклы, остальные машины в основном возят сами себя. Получается, что КПД нефтяного транспорта не более 3-4 %. Сжигается огромное количество неф­тяного топлива, а энергия расходуется чрезвычайно нерацио­нально. Так, одна машина «КамАЗ» расходует столько энергии, что ее было бы достаточно для обогрева зимой 50 квартир.

К важным организационным мероприятиям также относятся: синхронные сигналы светофоров, рассчитанные на то, чтобы при известной скорости не терять времени, дожидаясь разрешающего сигнала, – так называемая «зеленая волна»; специальные полосы для движения общественного транспорта; развитие системы дви­жения в одном направлении; полосы реверсивного движения; ог­раничение въезда грузовых автомобилей в определенные часы или дни и др.

Другим направлением является применение радикальных гра­достроительных мероприятий, позволяющих максимально изо­лировать автомобиль как источник неблагоприятного воздейст­вия на жилую среду, и в первую очередь непосредственно на че­ловека. К таким мероприятиям относится вынесение источника загрязнения за пределы селитебной территории, а может быть, и всего города, что достигается рациональным трассированием го­родских магистралей.

Важное значение имеет сооружение магистралей-дублеров, а также организация функционирования системы хранения, парко­вания и технического обслуживания автомобилей. Мероприятия организационного уровня регулирования как наиболее гибкие, отличающиеся высокой скоростью реагирования на изменение условий функционирования автомобильного транспорта позво­ляют оперативно включаться в регулирование процесса эксплуа­тации автомобилей.

Дата добавления: 2017-05-18 ; просмотров: 6393 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Уменьшение загрязнения атмосферы от автотранспорта

Одним из мощных источников загрязнения городской воздушной среды является автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело к насыщению городов легковыми автомобилями и переключению на них большей части пассажирских перевозок. Это резко ухудшает санитарные условия проживания в крупных городах: автомобиль не только загрязняет воздушную среду и создает шум, но, перевозя небольшое число пассажиров и работая на наиболее ценных видах топлива, использует его недостаточно эффективно. В связи с этим возникла необходимость разработки ряда мероприятий, позволяющих предотвратить загрязнение окружающей среды от автотранспорта.

С целью снижения негативного воздействия автотранспорта на атмосферный воздух в рамках представленной классификационной схемы (рис. 3) предусмотрены организационные (архитектурно-планировочные), технологические и специальные инженерно-экологические мероприятия.

Организационные мероприятия включают специальные приемы застройки и озеленение автомагистралей, размещение жилой застройки по принципу зонирования (в первом эшелоне застройки – от магистрали – размешаются здания пониженной этажности, затем – дома повышенной этажности и в глубине застройки – детские и лечебно-оздоровительные учреждения. Тротуары, жилые, торговые и общественные здания изолируются от проезжей части улиц с напряженным движением многорядными древесно-кустарниковыми посадками). Важное значение имеют сооружение транс­портных развязок, кольцевых дорог, использование подземного пространства для размещения гаражей и автостоянок.

Наибольший выброс выхлопных газов имеет место при задержках машин у светофоров, при стоянке с не выключенным двигателем в ожидании зеленого света, при трогании с места и форсировании работы мотора. Поэтому в целях снижения выбросов необходимо устранить препятствия на пути свободного движения потока автомашин. В частности, сооружают специальные автомагистрали, не пересекающиеся на одном уровне с движением машин или пешеходов, специальные переходы для пешеходов на всех пунктах скопления машин, а также эстакады или тоннели для разгрузки перекрывающихся потоков транспорта.

Для снижения загазованности воздушной среды необходимо ограничить количество вредных веществ, выделяемых каждым автомобилем, т.е. установить нормы выброса токсичных веществ с выхлопными газами. Соответствие автомобилей указанным стандартам (в частности, по содержанию оксида углерода и углеводородов в выхлопных газах) проверяют инспектора ГИБДД.

В качестве технологических мероприятий, которые могут резко снизить токсичность выхлопных газов, можно выделить следующие:

— изменение состава топлива;

— использование энергии торможения;

— перевод автомобилей на сжиженный газ;

— совершенствование двигателей внутреннего сгорания;

— применение альтернативных видов топлива;

— внедрение гибридных двигателей;

— внедрение в эксплуатацию электромобилей, солнечных автомобилей, а также применение электрического транспорта и др.

Изменение состава топлива. Известно, что в целях предотвращения детонации горючего в двигателях автомашин в него добавляют тетраэтилсвинец, который делает выхлопные газы особо токсичными. Поэтому большие усилия были затрачены на замену указанного вещества на менее опасные, а также на получение стойкого к детонации бензина. При введении в топливо т.н. присадок можно существенно уменьшить количество некоторых токсичных веществ: сажи, альдегидов, оксида углерода и других. Так, для карбюраторных, двигателей самым эффективным оказались смеси различных спиртов.

Использование энергии торможения. Заметного сокращения расхода энергии, а значит, количества сжигаемого топлива и уменьшения загрязнения воздушной среды можно достичь, если использовать энергию, затрачиваемую на торможение. Указанная рекуперация была впервые успешно реализована на электрическом транспорте. Ныне были построены и успешно использованы на автобусах маховичный и гидропневматический рекуператоры. При этом экономия топлива составила 27-40%. объем выхлопных газов снизился на 39-49%.

Перевод автомобилей на сжиженный газ приводит к тому, что в выхлопе газобаллонных автомобилей содержится в 3-4 раза меньше оксида углерода, нежели в выхлопе бензиновых двигателей. При загрузке в баллоны 300 л сжиженного газа автобус способен пройти без заправки до 500 км. Если добавить к этому, что газ дешевле бензина, то достоинства газобаллонного автомобиля становятся еще более наглядными.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания. Например, в США разработан карбюратор с раздельным смесеобразованием. Он позволяет кроме обычной смеси получать обогащенную, которая подается в специальную предкамеру со свечой зажигания. Благодаря этому происходит полное сгорание рабочей смеси, что, в свою очередь, позволяет свести до минимума содержание оксида углерода и углеводородов в выхлопных газах. Создан карбюратор, благодаря которому возможно использовать низкооктановые сорта бензина без антидетонационных добавок. В этом устройстве, со­стоящем из теплообменника, смесителя и реактора, бензин не только распыляется, но и расщепляется с помощью катализатора на более простые газы, например метан.

Во многих странах мира разрабатываются новые, более совершенные двигатели, которые можно устанавливать на серийных автомобилях. В частности, указывают на перспективность роторно-поршневого двигателя Ванкеля, который компактнее поршневых двигателей: объем в среднем на 30%, а масса на 11 % меньше.

Альтернативное топливо. Весьма перспективным заменителем традиционного топлива для автомобилей является водород. Двигатель, работающий на жидком водороде, не дает никаких запахов, не выделяет таких токсичных веществ, как свинец, оксиды азота, углерода. Жидкий водород почти в десять раз легче бензина. На одном из международных автомобильных конкурсов первое место занял «Фольксваген», для которого топливом служил водород. Интересно, что его отработанные газы были чище городского воздуха, который засасывался в карбюратор.

Признаётся перспективным автомобиль с размещенным на его шасси химическим реактором, в котором вырабатывается водород из углеводородов. Расчеты показали, что иметь такой реактор на машине экономичнее, нежели возить это топливо в специальных баллонах.

Преградами на пути широкого внедрения водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей является сложность получения его в достаточно больших количествах и необходимость обеспечения высокого уровня безопасности при осуществлении процесса горения водорода.

К другим видам альтернативного топлива можно отнести этиловый и метиловый спирты и их смеси. В США создан двигатель, в котором вместо бензина используется жидкий азот. Бак с охлажденным до жидкого состояния азотом соединен с испарителем, окруженным «рубашкой», в которой циркулирует воздух. Жидкий азот, попадая в испаритель, превращается вследствие быстрого повышения температуры в газ, который выходит под большим давлением из испарителя и приводит в действие электрогенератор. Вырабатываемый последним ток после выпрямления подается для питания электродвигателей, установленных на колесах. Выхлопные газы такого автомобиля состоят из чистого азота, который, естественно, не загрязняет атмосферу.

Перспективно широкое внедрение так называемых гибридных двигателей: в городе при относительно небольших скоростях должен использоваться только электромотор, питающийся от небольших батарей и обеспечивающий запас хода на 40-50 км, а при выезде за город должен включаться обычный двигатель. Одновременно электромотор может быть использован как генератор для подзарядки аккумулятора.

Электромобили. Весьма перспективным является проект массового перехода от автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями на электромобили, которые действуют от батарей – аккумуляторов, подзаряжаемых на станциях.

Электромобили бездымны, бесшумны, их выделения нетоксичны, они просты в управлений, а эксплуатация значительно экономичнее, особенно в городах. Этому способствует относительно небольшой среднесуточный пробег автомобилей в городе, ограничение скорости и возможность организации сети зарядных станций для батарей – аккумуляторов. Сейчас в мире эксплуатируется сотни тысяч электромобилей различного назначения, и парк их непрерывно растет.

Дальнейшие успехи в разработке электромобилей в основном, будут зависеть от решения ряда технических проблем (создания компактных, недорогих и легких аккумуляторов, разработка быстродействующих зарядных устройств). Укажем также на необходимость резкого уве­личения резервных мощностей электростанций, поскольку они недостаточны, если потребуется в перспективе ежедневная подза­рядка многих миллионов электромобилей.

Солнечный автомобиль использует солнечную (или световую) энергию, которая улавливается при помощи специальных солнечных батарей. Электромобиль на спиральных гидридно-никелевых батареях прошел несколько лет назад без подзарядки 601 км.

Как же побыстрее и подешевле создать массовый экологически чистый автомобиль? Прежде всего, считают специалисты, необходимо усовершенствовать существующие конструкции: постараться уменьшить расход топлива, само топливо сделать, более приемлемым с точки зрения чистоты выхлопов, добиться снижения сопротивления воздуха, так как оно при больших скоростях современных автомобилей отбирает большую долю энергии. Можно ис­пользовать новые, например, керамические материалы для двигателей, чтобы повысить их КПД (из-за достижения более высоких температур), что приведет к снижению потребления топлива и, соответственно, к уменьшению загрязнения атмосферного воздуха. Начиная с 1998 г. компании «Дженерал моторе», «Форд» и «Крайслер» начали реализовывать программу выпуска экологичных автомобилей.

Улучшению качества атмосферного воздуха в сочетании со снижением шума способствует применение электрического транспорта (трамвая, троллейбуса).

Специальными инженерно-техническими мероприятиями, снижающими выбросы токсичных веществ от автотранспорта как основного передвижного источника, дающего наибольший вклад в загрязнение атмосферы, является применение нейтрализаторов, катализаторов.

Нейтрализаторы выхлопных газов. К настоящему времени выпускаются нейтрализаторы следующих видов: каталитические (используются твердые катализаторы), пламенные (дожигание примесей в открытом пламени), термические (метод беспламенного окисления) и жидкостные (с помощью химического связывания примесей жидкими реагентами). При этом широкое распространение получили каталитические нейтрализаторы, которые превращают токсичный оксид углерода в малоопасный диоксид.

Источник